Trattamento termico per getti in alluminio

1. Introduzione

Il trattamento termico trasforma i getti di alluminio da un taglio, componenti variabili -property in parti ingegnerizzate con precisione che soddisfano i requisiti di applicazione impegnativi.

Controllando attentamente la temperatura, Immergi i tempi, e velocità di raffreddamento, I fonderie e i metallurgisti possono personalizzare le proprietà meccaniche,

come la resistenza alla trazione, durezza, duttilità, e resistenza alla fatica, migliorando anche le caratteristiche di usura, machinabilità, stabilità dimensionale.

Questo articolo approfondisce i fondamenti, processi, e le migliori pratiche di getti in alluminio che trattano il calore.

Miriamo a fornire un professionista, autorevole, e guida completa agli ingegneri, metallurgisti, e professionisti della qualità che cercano di ottimizzare i componenti del cast in alluminio per prestazioni e costi.

2. Why Heat Treat Casting in alluminio?

Lo scopo del trattamento termico è di:

• Aumento della resistenza alla trazione e della durezza
• Duttilità migliorata e resistenza alla fatica
• Machinabilità migliorata e resistenza all'usura
• Stabilità dimensionale e sollievo residuo
• Proprietà su misura per le condizioni di servizio
• Coerenza e garanzia della qualità

3. Leghe di fusione in alluminio comuni

Le leghe di fusione in alluminio sono in genere divise in due categorie principali:

• Casting di sabbia / Stampo permanente (Cash di gravità) leghe
• Morire casting leghe (cast di pressione)

Sono designati da a Numero a quattro cifre (PER ESEMPIO., A356, A319, A380) e cadere in entrambi i 2xx, 3xx, 4xx, o 7xx serie a seconda degli elementi di lega primaria.

Tavolo: Panoramica delle comuni leghe di casting in alluminio

4. Quali tipi di trattamento termico sono disponibili per i getti in alluminio?

Il processo di trattamento termico per i getti in alluminio varia in base alla composizione in lega, Tipo di casting, e proprietà meccaniche desiderate.

Vengono impiegati forni specializzati e metodi di tempra attentamente controllati per garantire la stabilità dimensionale e prevenire il cracking durante il trattamento. Di seguito sono riportati i tipi di trattamento termico comuni applicati a getti in alluminio:

Tf (Trattato completamente calore)

Lo scopo del trattamento TF è di aumentare significativamente la durezza e la forza dei getti di alluminio.

Il processo prevede il riscaldamento della fusione a circa 515-535 ° C per 4 A 12 ore per dissolvere gli elementi in lega in una soluzione solida.

Viene quindi rapidamente spento in acqua calda per evitare il cracking, seguito dall'invecchiamento a 150-160 ° C per 4 A 16 ore.

Questo trattamento raddoppia quasi la durezza del casting originale. TF è comunemente usato quando sono necessarie alta resistenza e durata, come nei componenti strutturali.

Il suo vantaggio risiede nel sostanziale miglioramento delle proprietà meccaniche mantenendo l'integrità della fusione.

Condizione TB (T4)

Questo trattamento termico mira a migliorare la duttilità e la resistenza moderata.

I getti sono riscaldati appena sotto il loro punto di fusione fino a quando gli elementi in lega non entrano in una soluzione solida, poi spento in acqua, acqua bollente, o soluzione polimerica.

Il mezzo di tempra è selezionato per bilanciare le proprietà meccaniche, ridurre la distorsione, e minimizzare lo stress interno.

La tubercolosi è adatta a parti che richiedono una buona formabilità e saldabilità.

Il vantaggio è la conservazione della duttilità e della forza ragionevole, che facilita ulteriori processi di produzione.

TB7 (Soluzione trattata e stabilizzata)

Progettato per produrre getti con malleabilità migliorata, Questo trattamento è simile a TF ma con l'invecchiamento condotto a una temperatura più elevata di 240-270 ° C per 2 A 4 ore.

Ciò si traduce in getti leggermente più morbidi rispetto a TF, rendendoli più facili da lavorare nelle applicazioni in cui è necessaria una certa flessibilità.

È usato nei componenti che richiedono una migliore stabilità e tenacia termica.

IL (Indurimento dell'età)

Il trattamento termico TE accelera il processo di invecchiamento naturale riscaldando le getti a 150-170 ° C per 4 A 12 ore senza estinguersi.

Ciò è particolarmente utile per i getti intricati o finemente caratterizzati che potrebbero essere danneggiati dal raffreddamento rapido.

Il processo migliora la durezza e la stabilità senza rischiare la distorsione. TE è preferito per parti delicate in cui la conservazione della forma è fondamentale.

T5 (Invecchiamento delle precipitazioni)

Questo processo di invecchiamento artificiale stabilizza i getti riscaldandoli a temperature relativamente basse (150–200 ° C.) per 2 A 24 ore.

T5 migliora la machinabilità e la stabilità dimensionale e in genere viene applicato per muoversi in cui la durezza controllata e la finitura superficiale sono importanti.

Il vantaggio è migliorato le proprietà meccaniche con un impatto termico minimo sulla fusione.

Temperatura T6

Il trattamento T6 viene utilizzato per ottenere alta resistenza e durezza.

La fusione è una soluzione trattata a circa 538 ° C per circa 12 ore, rapidamente spento in acqua o glicole a 66–100 ° C, quindi invecchiato artificialmente a 154 ° C per 3 A 5 ore.

Spesso, Un passaggio di raddrizzamento segue l'estinzione per garantire l'accuratezza dimensionale.

T6 è ampiamente applicato in aerospace, automobile, e industrie di difesa per le parti strutturali che necessitano di eccellenti prestazioni meccaniche.

Il suo vantaggio principale è massimizzare la resistenza al minimo la deformazione sotto carico.

TF7 (T7 o T71 - Soluzione trattata e stabilizzata)

Questo trattamento migliora la stabilità meccanica ad alta temperatura trattando i getti e stabilizzandoli a 200-250 ° C.

Mentre offre una trazione leggermente inferiore e una potenza di snervamento rispetto a T6, TF7 migliora la resistenza termica e la stabilità dimensionale.

È ideale per i componenti esposti a temperature elevate o stress a lungo termine.

Sollievo da stress e ricottura (Condizione TS)

Trattamento termico di sollievo da stress, eseguito a 200-250 ° C., riduce gli stress residui che possono causare deformazioni o cracking.

Ricottura, Fatto a 300–400 ° C., ammorbidisce i getti per la lavorazione o la formazione più facili.

Questi trattamenti sono in genere utilizzati per getti spessi o complessi che richiedono ulteriori operazioni meccaniche. Il loro vantaggio è una stabilità dimensionale migliorata e una migliore lavorabilità.

Tempra polimerica

Invece dell'acqua, Le soluzioni polimeriche vengono utilizzate per estinguere i getti a un ritmo più lento.

Ciò riduce le sollecitazioni interne e la distorsione, renderlo adatto a getti complessi o a parete sottile che richiedono meno durezza ma ad alta precisione dimensionale.

Polimero L'estinzione offre un metodo di raffreddamento delicato per proteggere le geometrie delicate.

Tipi di trattamento termico comuni per i getti di alluminio Tabella

5. Ricette di trattamento termico specifiche in lega

A356/356.0: Processo T6 standard

• Soluzione: 540–560 ° C., 6 H (25 sezione mm).
• Spegnere: Acqua (~ 20 ° C.) con lieve agitazione.
• Invecchiamento (T6): 160–165 ° C., 6 H; aria fresca all'ambiente.
• T7 opzionale: 180 ° C., 10 H; aria fresca.

A380/A383: Applicazioni T4 e T5

• T4 (Invecchiamento naturale): Spegnere da 505–525 ° C; Tenere 18–24 h; forza limitata (~ Uts 200 MPA) con buona duttilità (4–6%).
• T5: Invecchiamento artificiale diretto a 160 ° C per 4-6 h; Risultati ~ UTS 210–230 MPa, allungamento 3-4%.

319/319.0: Sht e invecchiamento per hpdc

• Sht: 505–525 ° C per 4-6 h (10–20 mm sezioni).
• Spegnere: Polimero (10% Pag) per ridurre la distorsione.
• Età (T6): 160–170 ° C per 8-10 h; produce UTS ~ 260 MPa, allungamento ~ 4–5%.

A413: Casting ad alta resistenza

• Sht: 540–560 ° C per 8-10 h (sezioni spesse 50–100 mm).
• Spegnere: Acqua + inibitore della corrosione; Punta per 400 ° C di raffreddamento.
• Età (T6): 160–170 ° C., 10 H; UTS ~ 270–310 MPa, allungamento ~ 3–4%.
• Eccesso (T7): 180–200 ° C., 10–12 h; UTS ~ 260–290 MPa, allungamento ~ 5–6%.

6061 (Varianti del cast) e leghe speciali

• 6061-CASH SHT: 530–550 ° C per 4-6 h (12–25 mm sezioni).
• Spegnere: Acqua o polimero (entrambi accettabili per una distorsione moderata).
• Età (T6): 160 ° C., 8 H; rese ~ uts 240–270 MPa, allungamento ~ 8-10%.
• 6063-Lancio: Simile è, T5 spesso sufficiente per UTS 165–200 MPa ma T6 produce UTS ~ 210 MPa.

6. Correlazioni della proprietà meccanica

Resistenza alla trazione, Forza di snervamento, e l'allungamento post -trattamento

• A356 T6: UTS 240–280 MPa; YS 200–240 MPA; Allungamento 6-8%.
• A380 T5: UTS 210–230 MPa; YS 160–180 MPa; Allungamento 3-4%.
• 319 T6: UTS 260–280 MPa; YS 210–230 MPa; Allungamento 4-5%.
• A413 T6: UTS 270–310 MPa; YS 220–260 MPa; Allungamento 3-4%.

La durezza cambia attraverso le fasi del trattamento termico

• A356: AS -CASH ~ 70 HB; Dopo Sht ~ 60 Hb; T6 ~ 80-85 HB; T7 ~ 75–80 Hb.
• 319: AS -CASH ~ 75 Hb; T5 ~ 85 Hb; T6 ~ 90-95 HB.
• A413: AS -CASTO ~ 80 Hb; T6 ~ 95-105 HB; T7 ~ 90–100 hb.

Performance della fatica e tassi di crescita delle crepe

• A356 T6: Limite di resistenza ~ 70 MPa; T0 ~ 50 MPa.
• 319 T6: ~ 75 MPA; Una migliore resistenza alla fatica ad alto tasso a causa di precipitati ricchi di Cu più fini.
• Impatto di stress residuo: Il corretto sollievo dallo stress può aumentare la durata della fatica del 20-30%.

Resistenza al creep in applicazioni di fusione ad alta temperatura

• A356 T7 in eccesso: Mantiene ~ 85% della forza della temperatura ambiente a 150 ° C.; Accettabile per le staffe del motore.
• A413: T7 mantiene ~ 80% a 200 ° C.; Consigliato per gli alloggiamenti di trasmissione sotto carichi sostenuti.

7. Applicazioni di getti in alluminio

Industria automobilistica

• Blocchi del motore (A356 T6): Dimostrato 20% Riduzione del peso vs. ghisa; Il trattamento termico produce UTS ~ 260 MPa, Abilitare pressioni di cilindri più elevati.
• Testate (319 T6): Il trattamento T6 elimina i guasti di affaticamento correlati alla porosità; Le corse ripetute attraverso la linea rendono prestazioni coerenti con <1% scarti dovuti a spegnimento.

Componenti aerospaziali

• Marsisti per turbine (6061 T6): Attraverso sht e invecchiamento rigorosi, ottenere la vita a fatica >10⁷ cicli sotto 200 Stress MPA; Il post -trattamento CMM conferma la corsa <0.01 mm.
• Blocchi di carrelli di atterraggio (A356 T7): Sovraccarico di stabilità, conservare 75% di forza a 120 ° C.; Nessun servizio in servizio 15,000 cicli in valutazione.

Macchinari industriali

• Alloggiamenti della pompa (A413 T6): T6 garantisce UTS >280 MPA, Ridurre lo spessore della parete 20% vs. progetti di tasti; I passaggi di lubrificazione rimangono entro ± 0,05 mm dopo l'estinzione.
• Corpi valvole (A380 T5): Ottenere UTS ~ 220 MPa, allungamento ~ 4%; sollievo da stress a 300 ° C elimina 80% di distorsione da taglio, Ridurre il tempo di lavorazione 30%.

Elettronica di consumo e dissipatori di calore

• Dissipatori di calore (6061 T6): Rendi UTS ~ 250 MPa e conducibilità termica ~ 180 W/M · K; Estruso e quindi trattato con calore per prestazioni ottimali nei moduli LED ad alta potenza.
• Telaio per laptop (A356 T6): T6 garantisce la rigidità strutturale sotto carichi meccanici; Warpage minima (<0.2 mm attraverso 200 Mm Span) conserve il adattamento del pannello e la finitura.

8. Conclusione

Trattamento termico di alluminio i getti non sono una proposta "unica -citica".

Comprendendo i fondamentali metallurgici, la risoluzione, spegnimento, e invecchiamento: i metallurgisti possono progettare cicli che ottimizzano le proprietà per leghe specifiche (6061, 7075, 356, ecc.) e parte di geometrie.

Attraverso un attento controllo delle temperature del forno, spegnere i media, e profili di invecchiamento, I getti si trasformano in componenti ad alte prestazioni adatte a longaroni aerospaziali, hardware marino, Assemblee automobilistiche, e recinti elettronici di precisione.

Alla fine, Il trattamento termico di successo dipende da:

• Selezione in lega e chimica
• Controllo preciso del processo (temperatura, tempo, tasso di spegnimento)
• Ispezione post -trattamento (Ndt, Test meccanici, controlli dimensionali)
• Scelte di temperatura basata sull'applicazione (T6 per forza, T7 per stabilità, TS per alleviare lo stress)

Adependo a questi principi e sfruttando la tecnologia e le metrologie della fornace avanzate, I fabbricanti assicurano che i getti di alluminio non solo soddisfino ma superassero il meccanico, durabilità, e standard di affidabilità delle industrie moderne.